ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные типы фотоэлементов, применяемых при колориметрическом анализе из "Колориметрический анализ " В запирающем слое (так называемые вентильные фотоэлементы). В литературе имеются данные о применении других типов фотоэлементов, в особенности так называемых фотоумножителей системы Кубецкого и др. Однако последние не получили широкого распространения в практике колориметрии, главным образом, потому, что для работы с ними необходимо иметь дополнительный источник тока довольно высокого напряжения. Кроме того, колебания напряжения в этих дополнительных источниках тока уменьшают точность результатов колориметрических определений. [c.134] В 1888 г. (Крупнейший русский физик, профессор Московского университета А. Г. Столетов, открыл существование прямой пропорциональности между силой фототока и энергией активных лучей, падающих на разряжаемую поверхность фотоэлектрический ток прямо пропорционален падающему лучистому потоку (закон Столетова). [c.134] Общий принцип действия фотоэлемента заключается в том что световой поток, попадающий на специально подготовленнук поверхность полупроводника или металла, возбуждает на этой поверхности движение электронов. Сила тока, вызванного действием света, измеряется гальванометром. [c.134] Наиболее часто применяются фотоэлементы, основанные нг так называемом переднестеночном или фронтальном фото эффекте. Общая схема изготовления их заключается в следую щем. На металлическую подкладку наносят слой полупровод ника (закись меди, селен, сульфид серебра или др.), внешня поверхность которого обычно подвергается специальной обра ботке для создания запирающего слоя на поверхности послед него и происходят фотоэлектрические явления. Затем на по верхность полупроводника путем катодного распыления нано сят полупрозрачную, хорошо проводящую пленку платины золота, серебра или меди. Схематический разрез такого фото элемента изображен на рис. 38, на рис. 39 показан общий ви фотоэлементов в оправах (масштабы на рис. 38 не соблюдены толщина верхних слоев для ясности сильно увеличена). [c.134] При освещении поверхности такого фотоэлемента в цепи, составленной только из фотоэлемента и гальванометра, без всякого постороннего источника электродвижущей силы возникает электрический ток. Направление тока зависит от характера проводимости полупроводника. В селеновом (а также в медно-закисном) фотоэлементе верхний проводящий слой металла заряжается отрицательно, как показано на рис. 38. [c.135] В сернисто-таллиевоМ и сернисто-серебряном фотоэлементах наблюдается обратное направление тока. [c.135] Кривые зависимости отклонения гальванометра от освещенности фотоэлемента имеют яа основании описанного явления вид, изображенный на рис. 40. Кривые даны для различных величия сопротивления внешней цепи фотоэлемента. Если внешнее сопротивление цепи фотоэлемента приближается к нулю, то наблюдается прямая пропорциональность между силой тока и интенсивностью светового потока. При больших сопротивлениях внешней цепи фотоэлемента кривые далеко не характеризуют прямую пропорциональность. Между тем для измерения слабых токов приходится часто применять высокочувствительные гальванометры с довольно большим внутренним сопротивлением. [c.136] В связи с отмеченными особенностями фотоэлементов некоторые системы фотоколориметров, основанных на измерении интенсивности окраски путем непосредственного отсчета отклонений гальванометра, требуют особых условий работы. Так, например, часто бывает необходимо составлять калибровочные кривые по многим стандартным образцам, даже в случаях полного подчинения окрашенного соединения закону Беера. [c.136] Для более пропорционального увеличения силы тока с увеличением освещенности, уменьшения влияния температуры на чувствительность и стабилизации чувствительности фотоэлемента во времени применяется ряд специальных схем включения . [c.136] Во избежание возможного шунтирования сопротивлением г гальванометра в цепь последнего включается большое сопротивление Я. [c.137] Таким образом, общая чувствительность сернисто-серебря-ного фотоэлемента является скорее его недостатком при исследованиях в области ввдимой части спектра. Сравним действие селенового и сернисто-серебряного фотоэлементов в простой схеме фотоколориметра, состоящей из осветителя, кюветы, фотоэлемента и гальванометра. Для этого наполним кювету чистым растворителем (водой) и, регулируя освещение, доведем отклонение гальванометра до 100 делений. Если вместо воды налить в кювету какой-либо окрашенный раствор, то отклонение гальванометра будет меньше 100 делений, так как теперь часть видимого света поглощается окрашенным соединением. Осветитель (лампа накаливания) дает как видимую часть спектра, так и в значительном количестве инфракрасное излучение. Если применен селеновый фотоэлемент, то в соответствии с его спектральной чувствительностью первоначальное отклонение гальванометра до 100 делений произойдет только от видимой части света. Поэтому второе измерение с окрашенным веществом даст отклонение гальванометра, равное а делениям, причем ослабление отклонения, т. е. величина (100 — ti), будет довольно велико. Если же вместо селенового фотоэлемента взять сернистосеребряный, то первоначальное отклонение гальванометра до 100 делений будет обусловлено как видимым, так и в значительной степени инфракрасным излучением. Второе измерение (с окрашенным веществом) дает некоторое отклонение аг делений, однако, очевидно, ослабление отклонения (100 — Сг) будет значительно меньше, чем величина 100 — Оь так как поглощенный видимый свет составляет лишь небольшую долю общего действующего на фотоэлемент света. [c.138] Подобные измерения про Из ел В. П. Вендт , используя различные красители при соответствующих светофильтрах. Ослабление отклонения стрелки гальванометра [величины (100 — Oi) и (100 — Од)] оказалось действительно при использовании сернисто-серебряного фотоэлемента значительно (иногда в два-три раза) меньшим, чем при использовании селенового фотоэлемента. [c.138] На основании сказанного можно сделать следующие выводы относительно выбора одного из двух наиболее распространенных вентильных фотоЛементов для колориметрических определений. [c.139] Сернисто-серебряный фотоэлемент имеет некоторые преимущества по сравнению с селеновым при измерении поглощения в крайней красной части спектра и при специальном изучении поглощения в инфракрасной области спектра. [c.139] При обычных колориметрических измерениях полезно устранять инфракрасную часть света осветителя, используя в качестве светофильтра раствор СиЗО . Для этого, если позволяет конструкция фотоколориметра, используют дополнительную кювету или погружают лампу осветителя в раствор Си504. При отсутствии такого светофильтра, а также для измерения поглощения в зеленой, синей и фиолетовой частях спектра, сернисто-серебряные фотоэлементы менее пригодны, чем селеновые. [c.139] Кривые спектральной чувствительности селенового фотоэлемента (см. рис. 42) и глаза очень близки. Поэтому методики определений, разработанные для визуальных методов колориметрии, могут быть без осложнения применены для фотоэлектрических методов с селеновыми фотоэлементами и обратно. Некоторая трудность возникает при необходимости измерений поглощения в крайних (в фиолетовом и красном) участках спектра. Вследствие малой чувствительности селеновых фотоэлементов в этих областях иногда приходится использовать более чувствительные гальванометры, что не всегда удобно. [c.139] Использование светофильтров не всегда достаточно улучшает чувствительность измерений поглощения в названных крайних областях спектра, так как светофильтры, хорошо пропускающие соответствующий участок спектра, могут ие полностью задерживать соседние участки, слабо поглощаемые определяемым веществом, но сильно влияющие на ток фотоэлемента. [c.139] Вернуться к основной статье